專利名稱：使用視距鏈路預(yù)測和預(yù)測量視距路徑過濾的三邊測量的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)備(如通信設(shè)備等)位置的導(dǎo)航和確定，并具體地說，涉及用以估計(jì) 或預(yù)測設(shè)備或接收器的位置的、使用視距(line of sight, LOS)鏈路預(yù)測和預(yù)測量LOS路 徑過濾的三邊測量的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
基于三邊測量的無線電導(dǎo)航技術(shù)假設(shè)到達(dá)接收器的第一信號經(jīng)由從發(fā)射器或發(fā) 射設(shè)備到接收器或接收設(shè)備的直接視距(LOS)路徑傳播。如果LOS信號被LOS路徑中的任 意衰減物體衰減使得其在接收器中檢測不到，則導(dǎo)航系統(tǒng)可能將來自非視距(NLOS)路徑 的信號誤認(rèn)為是LOS信號。由于NLOS信號的路徑長度大于LOS路徑長度，因此根據(jù)NLOS 測量的距離估計(jì)將差了一個(gè)正量(positive amount)。在距離估計(jì)中使用多個(gè)NLOS信號 而引起的累積效應(yīng)也導(dǎo)致正偏差，這是因?yàn)楦鶕?jù)NLOS信號的所有距離測量均大于根據(jù)LOS 信號的距離測量?，F(xiàn)有方法和設(shè)備初始地假設(shè)所有LOS信號都是可檢測到的，并且基于該 假設(shè)測量距離(range)?，F(xiàn)有方法和設(shè)備試圖在測量之后濾除NLOS信號，但是這樣的后 測量(post-measurement)過濾可能導(dǎo)致增大的誤差概率，這是因?yàn)镹LOS測距誤差(NL0S ranging error)已經(jīng)被引入到位置估計(jì)中，并且由于缺乏關(guān)于路徑性能的信息和在過濾處 理中缺乏這種信息的使用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于三邊測量的方法可以包括經(jīng)由多條LOS路徑中的每一 條來接收信號，并預(yù)測每一條LOS路徑的性能。所述方法還可以包括濾除經(jīng)由具有低于預(yù) 定閾值的性能的LOS路徑接收的信號。所述方法可以進(jìn)一步包括使用未過濾掉的信號執(zhí)行 三邊測量，以基本上確定裝置的位置。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，用于三邊測量的方法可以包括對于接收器與多個(gè)發(fā) 射器中的每一個(gè)之間的每一條無線電鏈路，預(yù)測無線電鏈路性能。所述方法還可以包括選 擇相對于其他無線電鏈路來說具有最好的預(yù)測性能的、用于距離測量的無線電鏈路。所述 方法可以進(jìn)一步包括使用所選擇的用于距離測量的無線電鏈路來確定接收器的位置。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，用于三邊測量的設(shè)備可以包括接收器，用以在相應(yīng) 無線電路徑之上接收來自多個(gè)發(fā)射器中的每一個(gè)的信號。所述設(shè)備還可以包括用以預(yù)測每 一條無線電路徑的性能的模塊?？梢蕴峁┻^濾設(shè)備，用以濾除經(jīng)由具有低于預(yù)定閾值的對 應(yīng)性能的無線電路徑接收的信號。所述設(shè)備還額外地包括用以使用未過濾掉的信號來確定 所述接收器的位置的模塊?？梢园ㄝ敵鲈O(shè)備，用以呈現(xiàn)所述接收器或與所述接收器相關(guān) 聯(lián)的一設(shè)備的位置。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，用于三邊測量的設(shè)備可以包括一裝置，用于對于接 收器與多個(gè)發(fā)射器中的每一個(gè)之間的每一條無線電鏈路預(yù)測無線電鏈路性能。可以提供一裝置，用于選擇相對于其他無線電鏈路來說具有最好的預(yù)測性能的、用于距離測量的無線 電鏈路。所述設(shè)備還可以包括一裝置，用于使用所選擇的用于距離測量的無線電鏈路來確 定所述接收器的位置。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，用于三邊測量的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以包括計(jì)算機(jī)可 用介質(zhì)，其具有在其中實(shí)施的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。所述計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)可以包括被配置 為對于接收器與多個(gè)發(fā)射器中的每一個(gè)之間的每一條無線電鏈路，預(yù)測無線電鏈路性能的 計(jì)算機(jī)可用程序代碼。所述計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)還可以包括被配置為選擇相對于其他無線電鏈 路來說具有最好的預(yù)測性能的、用于距離測量的無線電鏈路的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。所述 計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)還可以包括被配置為使用所選擇的用于距離測量的無線電鏈路來確定接 收器的位置的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，運(yùn)載工具可以包括用于定位所述運(yùn)載工具的設(shè)備。所 述設(shè)備可以包括用于對于接收器與多個(gè)發(fā)射器中的每一個(gè)之間的每一條無線電鏈路，預(yù)測 無線電鏈路性能的裝置；以及用于選擇相對于其他無線電鏈路來說具有最好的預(yù)測性能 的、用于距離測量的無線電鏈路的裝置。所述設(shè)備可以進(jìn)一步包括用于使用所選擇的用于 距離測量的無線電鏈路來確定所述運(yùn)載工具的位置的裝置。當(dāng)聯(lián)系附圖回顧本發(fā)明的以下非限制性詳細(xì)描述時(shí)，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說， 如由權(quán)利要求唯一限定的本發(fā)明的其他方面和特征將變得明顯。


圖1是使用三邊測量來確定設(shè)備或接收器的位置的示例。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、使用LOS鏈路性能預(yù)測和預(yù)測量LOS路徑過濾的 三邊測量的方法的示例的流程圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、使用三邊測量以及LOS鏈路性能預(yù)測和預(yù)測量LOS 路徑過濾來確定設(shè)備或接收器的位置的示例的圖示。圖4A和圖4B(統(tǒng)稱為圖4)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、預(yù)測LOS鏈路或路徑的性 能的方法的示例的流程圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、在信號的到達(dá)時(shí)間測量之前、用以濾除性能差的 LOS鏈路的預(yù)測量LOS路徑過濾的方法的示例的流程圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、能夠使用三邊測量以及LOS鏈路性能預(yù)測和預(yù)測 量LOS路徑過濾來確定位置的設(shè)備的示例的框圖。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例的詳細(xì)描述參照圖解了本發(fā)明的特定實(shí)施例的附圖。具有不同結(jié)構(gòu) 和操作的其他實(shí)施例不脫離本發(fā)明的范圍。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的那樣，可以將本發(fā)明實(shí)施為方法、系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程 序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可以采取完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例(包括固件、常駐軟件、微 代碼等)或組合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式，通常在此將其稱為“電路”、“模塊”或“系 統(tǒng)”。此外，本發(fā)明可以采取計(jì)算機(jī)可用存儲介質(zhì)(其具有在所述介質(zhì)中實(shí)施的計(jì)算機(jī)可用 程序代碼)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。
可以利用任何合適的計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。例如，計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī) 可讀介質(zhì)可以是但不限于電子的、磁的、光的、電磁的、紅外的或半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、設(shè)備或 傳播介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的更多具體示例將包括如下具有一條或多條導(dǎo)線的電連接、 便攜式計(jì)算機(jī)磁盤、硬盤、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦除可編程只讀存 儲器(EPR0M或閃存)、光纖、便攜式光盤只讀存儲器(CD-ROM)、光存儲設(shè)備、諸如那些輔助 因特網(wǎng)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)之類的傳輸介質(zhì)或磁存儲設(shè)備。注意，計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)甚至 可以是其上打印程序的紙或另一合適的介質(zhì)，因?yàn)槌绦蚩梢越?jīng)由例如紙或其他介質(zhì)的光掃 描而被電子地捕獲，然后如果需要的話，以合適的方式被編譯、翻譯或另外處理，然后被存 儲在計(jì)算機(jī)存儲器中。在該文檔的上下文中，計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是能夠包 含、存儲、通信、傳播或傳輸由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或與指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè) 備有關(guān)的程序的任意介質(zhì)。用于執(zhí)行本發(fā)明的操作的計(jì)算機(jī)程序代碼可以以面向?qū)ο蟮木幊陶Z言(如Java、 Smalltalk、C++等)來編寫。然而，用于執(zhí)行本發(fā)明的操作的計(jì)算機(jī)程序代碼也可以以傳 統(tǒng)的過程編程語言(如“C”編程語言或類似的編程語言)來編寫。程序代碼可以完全在用 戶的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，部分地在用戶的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、作為單機(jī)軟件包執(zhí)行、部分地在用戶的 計(jì)算機(jī)上執(zhí)行且部分地在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上執(zhí)行或者完全在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或服務(wù)器上執(zhí)行。在后 者的方案中，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以通過局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)連接到用戶的計(jì)算機(jī)，或者 可以將所述 連接安排至外部計(jì)算機(jī)(例如，使用因特網(wǎng)服務(wù)提供商經(jīng)由因特網(wǎng))。下面參照根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法、裝置(系統(tǒng))和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖 圖示和/或框圖來描述本發(fā)明。將理解，流程示和/或框圖的每一個(gè)塊、以及流程 示和/或框圖中的塊的組合可以由計(jì)算機(jī)程序指令來實(shí)現(xiàn)?？梢詫⑦@些計(jì)算機(jī)程序指令提 供到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)或用以生產(chǎn)機(jī)器的其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器，以便 經(jīng)由計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器而執(zhí)行的指令創(chuàng)建用于實(shí)現(xiàn)在流程圖和/ 或框圖塊中指定的功能/動作的部件。這些計(jì)算機(jī)程序指令也可以存儲在計(jì)算機(jī)可讀存儲器中，其可以引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或 其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置以特定的方式運(yùn)作，以便在計(jì)算機(jī)可讀存儲器中存儲的指令產(chǎn) 生包括實(shí)現(xiàn)在流程圖和/或框圖塊中指定的功能/動作的指令部件的制品(article of manufacture)0計(jì)算機(jī)程序指令也可以被載入到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置，以使得一系 列的操作步驟在計(jì)算機(jī)或其他可編程裝置上執(zhí)行，以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，以便在計(jì)算 機(jī)或其他可編程裝置上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖和/或框圖塊中指定的功能/動 作的步驟。圖1是利用三邊測量來確定設(shè)備或接收器100的位置的示例。三邊測量是以與三 角測量類似的方式、使用三角形的幾何圖形來確定物體(如通信設(shè)備、射頻(RF)或波散射 (wave scattering)物體、RF衰減物體或其他物體或設(shè)備)的相對位置的技術(shù)。不同于使 用角度測量(與至少一個(gè)已知距離一起)以計(jì)算物體位置的三角測量，三邊測量使用兩個(gè) 或更多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)或物體的已知位置，以及在所定位的物體或設(shè)備與每一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)或物體之 間的測量距離(distance)。為了僅使用三邊測量在二維平面上精確且唯一地確定點(diǎn)或物體 的相對位置，通常需要至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。
在圖1的示例中，可以期望接收器100相對于發(fā)射器Tl 102、T2 104和Τ3 106的位置。測量關(guān)于Tl 102的距離Rl 108將R 100的位置收縮(narrow)到以Tl 102為中心 的圓110。測量關(guān)于T2 102的距離R2 112將R 100的可能位置收縮到兩個(gè)可能點(diǎn)，與圓 110和以T2 114為中心的圓116的交點(diǎn)對應(yīng)的R 100和點(diǎn)114。測量關(guān)于T3106的距離 測量R3 118將提供作為圓110、116和以發(fā)射器T3 106為中心的圓120的交點(diǎn)的接收器R 100的精確位置?？梢詼y量第四基準(zhǔn)點(diǎn)以減少任何誤差。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、使用LOS鏈路性能預(yù)測和預(yù)測量LOS路徑過濾的 三邊測量的方法200的示例的流程圖。在塊或模塊202中，可以從多個(gè)通信設(shè)備中的每一 個(gè)接收信號。每一個(gè)通信設(shè)備均可以是發(fā)射器、與所定位的設(shè)備相關(guān)聯(lián)的發(fā)射器或者能夠 發(fā)射信號的任意設(shè)備?？梢越?jīng)由視距(LOS)鏈路或路徑接收信號。同樣參照圖3，圖3是根 據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、使用三邊測量以及LOS鏈路性能預(yù)測和預(yù)測量LOS路徑過濾來確定 設(shè)備300或接收器的位置的示例的圖示。設(shè)備300可以是包括通信設(shè)備、接收器等的運(yùn)載 工具。運(yùn)載工具可以是陸地機(jī)動車、宇航飛行器或船只。設(shè)備302、通信設(shè)備或發(fā)射器或類 似的設(shè)備可以經(jīng)由LOS路徑或路徑304發(fā)射信號。運(yùn)載工具可以是陸地機(jī)動車、宇航飛行 器或船只。設(shè)備302也可以是包括通信設(shè)備、發(fā)射器等的運(yùn)載工具。LOS路徑304可以包括 衰減物體，如可能影響LOS路徑或鏈路304的性能的物體306和308。衰減物體可以是可以 在傳輸路徑或鏈路中、可能與經(jīng)由該路徑或鏈路傳送的RF信號相交的、并可能引起信號能 量的某些衰減或損耗或者相反影響該鏈路或路徑的傳輸性能的任意物體。設(shè)備300也可以 經(jīng)由非視距(NLOS)路徑或鏈路310接收信號。所述信號可能被同樣作為衰減物體的散射 物體312散射或反射。在塊或模塊204中，可以預(yù)測每一條LOS路徑的性能。可以從塊或模塊204產(chǎn)生或 輸出鏈路余量(link margin) 206、檢測概率或性能或傳輸性能的其他度量。將參照圖4更 詳細(xì)地描述用于預(yù)測LOS路徑的性能的方法400的示例。在塊204中用于預(yù)測LOS路徑的 性能的輸入可以包括發(fā)射器功率、發(fā)射器損耗、發(fā)射功率天線增益、接收天線增益、接收器 損耗、最小可檢測信號功率、所定位的發(fā)射器和接收器或設(shè)備周圍的物理環(huán)境的幾何特征、 環(huán)境中的任意物體(如衰減物體)的電磁特性、或可能影響信號的LOS傳輸?shù)钠渌麉?shù)。在塊或模塊208中，可以濾除具有差性能的鏈路(如LOS鏈路)或信號?？梢赃x 擇具有相對于其他LOS鏈路或信號的最好性能的LOS無線電鏈路或信號用于距離測量。塊 或模塊208可以在執(zhí)行到達(dá)時(shí)間測量或距離測量之前，定義預(yù)過濾器，以濾除具有低于預(yù) 定閾值的性能參數(shù)(如鏈路余量、檢測概率或其他性能參數(shù))的差性能LOS鏈路或信號和 /或相關(guān)聯(lián)的發(fā)射器。將參照圖5更詳細(xì)地描述過濾可以用于塊或模塊206的鏈路的方法 500的示例。在塊或模塊210中，為了執(zhí)行或確定距離測量的目的，可以測量來自發(fā)射器或通 信設(shè)備的信號的到達(dá)時(shí)間。在塊或模塊212中，可以濾除經(jīng)由NLOS鏈路的信號?？梢蕴峁┯迷谶^濾信號中的 關(guān)于余量信號(marginal signal)或鏈路的信息，以減小NLOS誤差的概率。例如，為了濾 除其他信號(如，NLOS信號)的目的，可以向塊或模塊212提供鏈路余量信息206、閾值鏈 路余量值、檢測概率或其他鏈路性能信息。塊或模塊212可以在執(zhí)行到達(dá)時(shí)間或距離測量 之后，定義用于過濾其他信號或鏈路的后過濾器。
在塊214中，可以使用剩余的或未過濾掉的信號或路徑來執(zhí)行LOS三邊測量以基 本上確定或估計(jì)接收器的位置。可以對與未過濾掉的信號對應(yīng)的無線電鏈路執(zhí)行距離測 量。因此，通過在塊204中預(yù)測每一個(gè)LOS鏈路或信號的性能(L0S鏈路預(yù)測)，并在塊210 中到達(dá)時(shí)間和距離的測量之前，在塊208中濾除具有差性能的鏈路或信號(預(yù)測量過濾)， 可以基本上確定或估計(jì)設(shè)備或接收器的位置。圖2中所示的本發(fā)明的實(shí)施例也可以包括在 到達(dá)時(shí)間測量或距離測量之后在塊212中 濾除信號(后過濾)。后過濾也可以包含使用關(guān) 于用于提高精度和減小誤差概率的余量信號或鏈路的信息206，如使用用于LOS距離測量 或其他誤差的NLOS信號。三邊測量設(shè)備314可以與設(shè)備300相關(guān)聯(lián)，或者三邊測量設(shè)備314可以被集成到 設(shè)備300或接收器中。方法200可以由三邊測量設(shè)備314來實(shí)施或執(zhí)行。因此，三邊測量 設(shè)備314可以用于使用LOS鏈路預(yù)測和預(yù)測量LOS路徑過濾的設(shè)備300的位置確定以及使 用預(yù)測的性能信息的后測量過濾。圖4A和4B (統(tǒng)稱為圖4)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、用于預(yù)測LOS鏈路或路徑的性 能的方法400的示例的流程圖。方法400可以用于圖2的方法200中的塊或模塊204。在 塊或模塊402中，可以估計(jì)接收設(shè)備或設(shè)備的接收天線位置以及空間方位角(attitude)或 方向。估計(jì)接收天線的位置和空間方位角可以包括從設(shè)備或某一其他數(shù)據(jù)源的存儲器檢索 (retrieve)可以用在確定接收設(shè)備或設(shè)備的接收天線的位置和空間方位角的參數(shù)組。所述 參數(shù)組可以包括天線特性、天線到接收器傳輸線特性、信號帶寬、最小可檢測信號功率或其 他參數(shù)?？梢詮奶炀€或設(shè)備的之前的位置和空間方位角來估計(jì)位置和空間方位角。天線組 件或設(shè)備也可以包括慣性單元、指南針、水準(zhǔn)儀(level)或類似裝置以感測位置和空間方 位角。在塊或模塊404中，可以估計(jì)發(fā)射設(shè)備的或發(fā)射設(shè)備的天線的位置和空間方位 角。估計(jì)發(fā)射設(shè)備或發(fā)射設(shè)備的天線的位置和空間方位角可以包含從設(shè)備或其他數(shù)據(jù)源的 存儲器檢索參數(shù)組。所述參數(shù)組可以包括天線特性、發(fā)射器到天線傳輸線特性、信號帶寬、 發(fā)射器輸出功率或其他參數(shù)。可以從設(shè)備或天線的之前的位置或空間方位角來估計(jì)發(fā)射設(shè)備或發(fā)射設(shè)備的天 線的位置和空間方位角或方向。發(fā)射設(shè)備也可以包括用以感測位置和空間方位角的裝置， 如用于感測位置和空間方位角或方向的慣性單元、指南針、水準(zhǔn)儀或類似部件。在塊或模塊406中，可以估計(jì)操作環(huán)境中的或可能與發(fā)射器與接收器之間的傳輸 路徑相交的任意衰減物體的特征或特性。特征或特性可以包括位置、空間方位角、物理尺寸 (physical dimension)、電磁(EM)衰減特性或其他特征、特性或參數(shù)。可以在接收設(shè)備中 存儲與任意衰減物體有關(guān)的數(shù)據(jù)。可以從操作環(huán)境的概況來確定數(shù)據(jù)。接收設(shè)備也可以包括用以在操作環(huán)境中感測、檢測和測繪物體的裝置。這種裝置 的示例可以包括RF設(shè)備、光學(xué)設(shè)備(相機(jī)等)、聲學(xué)設(shè)備、紅外設(shè)備等。所述設(shè)備可以發(fā)射 無線電、光、聲或紅外信號，并檢測來自操作環(huán)境中的或者可能與傳輸路徑或鏈路相交的任 意衰減物體的任何返回信號。接收設(shè)備也可以從能夠感測、檢測并測繪任意衰減物體的、在操作環(huán)境中的其他 設(shè)備或傳感器接收信息或數(shù)據(jù)。
在塊或模塊408中，可以使用接收設(shè)備或接收設(shè)備天線以及發(fā)射設(shè)備或發(fā)射設(shè)備 天線的估計(jì)位置和空間方位角來確定幾何LOS鏈路或路徑。在塊或模塊410中，可以確定 LOS路徑與衰減物體之間的任何交點(diǎn)。在塊或模塊412中，可以對于與LOS路徑相交的每一個(gè)衰減物體確定RF信號功率 衰減。RF信號功率衰減可以包括在路徑中存在物體的情況下所接收到的功率與在路徑中不 存在物體的情況下所接收到的功率的比值。在塊或模塊414中，可以確定在包括所有衰減的接收器處所接收到的功率。在 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用Friss傳輸公式或通過其他方式可以確定所接收到的功率。 Friss傳輸公式可以由等式1定義 (等式1) Pr = Pt*Gt*Lt*Gr*Lr*Lpath* ( λ /4 π )其中Pr =接收到的功率(瓦特)Gt =在LOS路徑的方向中發(fā)射天線的增益Lt =發(fā)射器與發(fā)射天線之間的傳輸線中的功率衰減Gr =在LOS路徑的方向中接收天線的增益Lr =在發(fā)射器與發(fā)射天線之間的傳輸線中的功率衰減λ =無線電波的波長(米)r =發(fā)射與接收天線之間的距離(米)η =傳播指數(shù)常數(shù)，對于自由空間一般η = 2Lpath =由于沿LOS路徑的衰減物體引起的所有功率衰減之積在塊或模塊416中，可以將鏈路余量(LM)確定為接收到的功率(P》與最小可檢 測功率(Pfflds)之間的比值(等式2)LM = Pr/Pmds在塊或模塊418中，經(jīng)由顯示器或其他輸出部件可以向用戶輸出或呈現(xiàn)分貝(dB) 形式的鏈路余量、檢測概率或任意類型的性能參數(shù)。方法400可以用于確定每一條LOS路 徑或鏈路的性能。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、在信號的到達(dá)時(shí)間測量或距離測量之前濾除性能 差的LOS鏈路或信號的預(yù)測量LOS路徑過濾的方法500的示例的流程圖。方法500可以被 實(shí)施在或者用于圖2的方法200的塊或模塊208中。在塊或模塊502中，可以接收或輸入鏈路余量(LM)?？梢杂煞椒?00 (圖4)或者 從圖2中的塊204確定鏈路余量。在塊504中，可以從其他數(shù)據(jù)源的存儲器檢索或者由用戶 輸入鏈路余量閾值(LMth)。在塊506中，可以進(jìn)行鏈路余量是否小于鏈路余量閾值的確定。 如果鏈路余量小于鏈路余量閾值，則方法500可以前進(jìn)到塊508。在塊或模塊508中，可以 丟棄作為不可充分檢測LOS路徑信號的、與所述鏈路或路徑相關(guān)聯(lián)的信號，并且所述信號 不用于測量，如到達(dá)時(shí)間(TOA)、距離測量或用于定位接收器或接收設(shè)備的類似的測量。如果鏈路余量不小于鏈路余量閾值，則方法500可以前進(jìn)到塊510。在塊510中， 可以接受信號和相關(guān)聯(lián)的鏈路作為可檢測LOS路徑，并且所述接收到的信號可以用于測量 的目的。在塊512中，可以將鏈路余量、閾值鏈路余量值和/或其他性能信息(圖2中的數(shù)據(jù)塊206)傳遞或傳送到后過濾器，如圖2中的模塊212，以過濾其他信號和相關(guān)聯(lián)的路徑， 如NLOS信號或路徑。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、能夠使用三邊測量以及LOS鏈路性能預(yù)測和預(yù)測 量LOS路徑過濾來確定位置的設(shè)備600的示例的框圖。圖2的方法200、圖4的方法400和 圖5的方法500可以被實(shí)施在設(shè)備600中或由設(shè)備600執(zhí)行。設(shè)備600可以包括處理器和 控制邏輯單元602等，以控制設(shè)備600的操作并且執(zhí)行預(yù)定功能，如確定或估計(jì)設(shè)備600的 位置。在用于位置確定的處理器602上三邊測量模塊604可以是可操作的。三邊測量模 塊604可以使用LOS鏈路預(yù)測和預(yù)測量LOS路徑過濾來確定或估計(jì)設(shè)備600的位置?？梢?分別將圖2、4和5的方法200、400和500實(shí)施在三邊測量模塊604中。在用以執(zhí)行其他操作(如接收和發(fā)射信號)的處理器和控制邏輯單元602上其他 模塊606、軟件等可以是可操作的。為此，設(shè)備600可以包括無線電發(fā)射器608和無線電接 收器610。發(fā)射器608和接收器610可以分別經(jīng)由天線組件612發(fā)射和接收信號。因此，可 以從其他通信設(shè)備614等發(fā)射和接收信號。所發(fā)射和所接收的信號可以與衰減物體相交， 與關(guān)于圖3在之前所述的類似。設(shè)備600也可以包括用以感測設(shè)備600或天線組件612的空間方位角和位置的一 個(gè)或多個(gè)裝置616。如之前所討論的那樣，用以感測設(shè)備600的空間方位角和位置的裝置 616的示例可以包括慣性單元、指南針、水準(zhǔn)儀或其他裝置。設(shè)備600也可以包括用以感測、檢測和測繪可能與設(shè)備600接收到的任意信號相 交的、操作環(huán)境中的或者接近于設(shè)備600的任意衰減物體的一個(gè)或多個(gè)裝置618。用以感 測、檢測和測繪任意衰減物體的裝置618的示例可以包括用以感測、檢測和測繪接近于設(shè) 備600的任意衰減設(shè)備的RF設(shè)備、光學(xué)設(shè)備、聲學(xué)設(shè)備、紅外設(shè)備或類似設(shè)備?？梢宰鳛樵O(shè) 備600的組件來形成或提供裝置616和618，或者裝置616和618可以是與設(shè)備600相關(guān)聯(lián) 的分離的單元。設(shè)備600也可以包括電源620。電源620可以是允許移動操作的電池或其他能源
存儲設(shè)備。設(shè)備600可以進(jìn)一步包括存儲器622，其用于存儲可由用于位置確定的三邊測量 模塊604使用的數(shù)據(jù)。存儲器622可以存儲數(shù)據(jù)或信息，如天線特性、天線到接收器傳輸線 特性、信號帶寬、最小可檢測信號功率、衰減物體特性和其他參數(shù)或特性。設(shè)備600也可以包括用以允許用戶與設(shè)備600交互并控制設(shè)備600的用戶接口 624。用戶接口 624可以包括提供音頻信號(如，語音通信或其他音頻信號)的揚(yáng)聲器626、 以及從用戶接收語音信號或接收其他音頻信號的麥克風(fēng)628。用戶接口 624也可以包括用 于向用戶呈現(xiàn)信息(如，位置信息、鏈路性能信息(鏈路余量、檢測概率等)和與設(shè)備600 的操作有關(guān)的其他信息)的顯示器630。用戶接口 624可以進(jìn)一步包括鍵區(qū)632、鍵盤、功能鍵、操縱桿或其他接口部件，以 允許控制設(shè)備600的操作或者執(zhí)行所選功能(如，位置確定、通信或其他功能)的命令的輸 入。附圖中的流程圖和框解了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)程 序產(chǎn)品的可能實(shí)現(xiàn)方案的架構(gòu)、功能性和操作。在這一點(diǎn)上，流程圖或框圖中的每一個(gè)塊均可以表示模塊、片段、或部分代碼，其包括用于實(shí)現(xiàn)指定的邏輯功能的一條或多條可執(zhí)行指 令。還應(yīng)該注意的是，在一些可替代的實(shí)現(xiàn)方案中，塊中標(biāo)注的功能可能以與在圖中標(biāo)注的 順序不相稱的順序發(fā)生。例如，事實(shí)上，根據(jù)所涉及的功能性而定，基本上可以同時(shí)執(zhí)行連 續(xù)示出的兩個(gè)塊，或者有時(shí)可以以相反的順序執(zhí)行塊。還要注意的是，框圖和/或流程 示中的每個(gè)塊以及框圖和/或流程示中塊的組合可以由執(zhí)行特定功能或動作的、基于 專用硬件的系統(tǒng)或?qū)Ｓ糜布陀?jì)算機(jī)指令的組合來實(shí)現(xiàn)。在此使用的術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施例的目的，而并非旨在限制本發(fā)明。如在此 使用的單數(shù)形式“一個(gè)”或“所述”也旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文明顯指示。將進(jìn)一步理 解，當(dāng)在該說明書中使用時(shí)，術(shù)語“包括”指定所聲明的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或 組件的存在，但不排除其一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或組的存 在或添加。盡管在此已經(jīng)圖解并描述了特定實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以以 用于實(shí)現(xiàn)相同目的而計(jì)算的任意配置來替換所示的特定實(shí)施例，并且本發(fā)明在其他環(huán)境中 具有其他應(yīng)用。本申請旨在覆蓋本發(fā)明的任何改編或變化。下面的權(quán)利要求決非旨在將本 發(fā)明的范圍限制到在此描述的特定實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種用于三邊測量的方法，包括經(jīng)由多條LOS路徑中的每一條來接收信號；預(yù)測每一條LOS路徑的性能；濾除經(jīng)由具有低于預(yù)定閾值的性能的LOS路徑接收的信號；以及使用未過濾掉的信號執(zhí)行三邊測量，以基本上確定裝置的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括測量每一個(gè)信號的到達(dá)時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在測量每一個(gè)信號的到達(dá)時(shí)間之前執(zhí)行濾除經(jīng)由 具有低于預(yù)定閾值的性能的LOS路徑接收的信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括濾除經(jīng)由NLOS路徑接收的信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在執(zhí)行到達(dá)時(shí)間測量之后提供用于過濾信 號的預(yù)測路徑性能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中預(yù)測每一條LOS路徑的性能包括預(yù)測每一條LOS 路徑的鏈路余量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括對于每一個(gè)信號測量到達(dá)時(shí)間，其中在測量每一個(gè)信號的到達(dá)時(shí)間之前，執(zhí)行濾除經(jīng) 由具有低于預(yù)定閾值的性能的LOS路徑接收的信號；以及 在執(zhí)行到達(dá)時(shí)間測量之后濾除任意其他信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括在執(zhí)行到達(dá)時(shí)間測量之后，提供用在濾除 任意其他信號中的預(yù)測路徑性能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括確定每一條LOS路徑與任意衰減物體之間的任意交點(diǎn)； 對于每一個(gè)衰減物體確定RF信號功率衰減；以及 對于每一條LOS路徑預(yù)測鏈路余量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括估計(jì)接收天線位置和空間方位角。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括估計(jì)發(fā)射天線位置和空間方位角。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括估計(jì)裝置的操作環(huán)境中的任意信號衰減 物體的特征組，其中所述特征組包括在操作環(huán)境中的位置、物理尺寸以及電磁衰減特性。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于大于或等于預(yù)定鏈路余量閾值的 鏈路余量，接受可用于執(zhí)行三邊測量的任意信號。
14.一種用于三邊測量的方法，包括對于接收器與多個(gè)發(fā)射器中的每一個(gè)之間的每一條無線電鏈路，預(yù)測無線電鏈路性能；選擇相對于其他無線電鏈路來說具有最好的預(yù)測性能的、用于距離測量的無線電鏈 路；以及使用所選擇的用于距離測量的無線電鏈路來確定接收器的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括對于每一條無線電鏈路確定鏈路余量和 檢測信號的概率中的至少一個(gè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括提供關(guān)于用在過濾信號中的任意余量信 號或無線電鏈路的信息，以減小NLOS誤差的概率。2
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括過濾具有低于預(yù)定閾值的鏈路余量的任 意無線電鏈路。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括在對于每一條無線電鏈路預(yù)測無線電鏈 路性能時(shí)考慮任意衰減物體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中考慮任意衰減物體包括確定每一條無線電鏈路與任意衰減物體之間的任意交點(diǎn)；以及對于每一個(gè)衰減物體確定信號功率衰減。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括確保對于位置確定來說，能夠選擇最少 三個(gè)可檢測信號源。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括執(zhí)行預(yù)測量和后測量過濾。
22.一種用于三邊測量的設(shè)備，包括接收器，用以在相應(yīng)無線電路徑之上接收來自多個(gè)發(fā)射器中的每一個(gè)的信號；用以預(yù)測每一條無線電路徑的性能的模塊；過濾設(shè)備，用以濾除經(jīng)由具有低于預(yù)定閾值的對應(yīng)性能的無線電路徑接收的信號；用以使用未過濾掉的信號來確定所述接收器的位置的模塊；以及輸出設(shè)備，用以呈現(xiàn)所述接收器或與所述接收器相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的位置。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用以感測所述設(shè)備或接收器的空間方位 角和位置的設(shè)備。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括至少一個(gè)用以感測、檢測和測繪各條無 線電路徑中的任意衰減物體的設(shè)備。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括存儲器，其中所述存儲器包括與所述接 收器相關(guān)聯(lián)的天線的天線特性、天線到接收器傳輸線特性、可接收帶寬參數(shù)、最小可檢測信 號功率參數(shù)以及與各條無線電路徑中的任意衰減物體相關(guān)聯(lián)的特性中的至少一個(gè)。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，所述過濾設(shè)備在執(zhí)行用于確定所述接收器的位置的 任意測量之前濾除信號。
27.一種用于三邊測量的設(shè)備，包括用于對于接收器與多個(gè)發(fā)射器中的每一個(gè)之間的每一條無線電鏈路預(yù)測無線電鏈路 性能的裝置；用于選擇相對于其他無線電鏈路來說具有最好的預(yù)測性能的、用于距離測量的無線電 鏈路的裝置；以及用于使用所選擇的用于距離測量的無線電鏈路來確定所述接收器的位置的裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括預(yù)過濾器，用以在用于確定所述接收器 的位置的任意測量之前，過濾具有低于預(yù)定水平的預(yù)測性能的任意無線電鏈路。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括后過濾器，用以在用于確定所述接收器 的位置的任意測量之后，減小NLOS誤差。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括一裝置，用于向所述后過濾器提供無線 電鏈路性能信息。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中與運(yùn)載工具相關(guān)聯(lián)地使用所述設(shè)備，以尋找所 述運(yùn)載工具的位置。
32.一種用于三邊測量的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，其具有在其中實(shí)施的計(jì)算機(jī)可用程序代碼，所述計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)包括被配置為對于接收器與多個(gè)發(fā)射器中的每一個(gè)之間的每一條無線電鏈路，預(yù)測無線電 鏈路性能的計(jì)算機(jī)可用程序代碼；被配置為選擇相對于其他無線電鏈路來說具有最好的預(yù)測性能的、用于距離測量的無 線電鏈路的計(jì)算機(jī)可用程序代碼；以及被配置為使用所選擇的用于距離測量的無線電鏈路來確定接收器的位置的計(jì)算機(jī)可 用程序代碼。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括被配置為對于每一條無線電 鏈路確定鏈路余量和檢測信號概率中的至少一個(gè)的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，進(jìn)一步包括被配置為過濾具有低于預(yù)定閾值的鏈路 余量的任意無線電鏈路的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，進(jìn)一步包括被配置為執(zhí)行預(yù)測量和后測量過濾的計(jì) 算機(jī)可用程序代碼。
36.一種運(yùn)載工具，包括用于定位所述運(yùn)載工具的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括用于對于接收器與多個(gè)發(fā)射器中的每一個(gè)之間的每一條無線電鏈路，預(yù)測無線電鏈路 性能的裝置；用于選擇具有相對于其他無線電鏈路來說具有最好的預(yù)測性能的、用于距離測量的無 線電鏈路的裝置；以及用于使用所選擇的用于距離測量的無線電鏈路來確定所述運(yùn)載工具的位置的裝置。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的運(yùn)載工具，進(jìn)一步包括預(yù)過濾器，用以在用于確定所述接 收器的位置的任意測量之前，過濾具有低于預(yù)定水平的預(yù)測性能的任意無線電鏈路。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的運(yùn)載工具，進(jìn)一步包括后過濾器，用以在用于確定所述接 收器的位置的任意測量之后，減小NLOS誤差。
全文摘要
用于三邊測量的方法可以包括經(jīng)由多條LOS路徑中的每一條接收信號，并預(yù)測每一條LOS路徑的性能。所述方法也可以包括濾除經(jīng)由具有低于預(yù)定閾值的性能的LOS路徑接收的信號。所述方法可以進(jìn)一步包括使用未過濾掉的信號來執(zhí)行三邊測量，以基本上確定設(shè)備的位置。
文檔編號G01S19/26GK101960329SQ200780046355
公開日2011年1月26日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月14日
發(fā)明者詹姆斯·M·博恩霍爾特 申請人:波音公司